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Ｕ形热管换热器对空调箱机组除湿性能影响的试验研究点击：2137 日期：[ 2014-04-26 21:14:39 ] |
| Ｕ形热管换热器对空调箱机组除湿性能影响的试验研究 李新梅 王克勇 （南京五洲制冷集团有限公司） 摘要：为分析Ｕ形热管换热器的工作性能，通过改变迎面风速和回风温度，测出Ｕ形热管换热器前后的参数，计算换热温差和换热效率，然后测试相同条件下无Ｕ形热管换热器的状况，分析得出增加热管换热器后空调箱机组除湿量可提高１５％左右。 关键词：Ｕ形热管换热器；换热温差；换热效率；除湿量；空调箱 热管换热器作为一种高效节能的设备，在暖通空调系统中得到广泛的应用。但是目前空调系统应用的多是传统形式的重力式热管换热器，这种换热器的蒸发段与冷凝段均要求竖直放置，靠重力作用完成内部溶液的循环，故机组体积庞大，占用空间。笔者将Ｕ形重力式热管换热器应用到空调箱机组中，这种热管换热器的蒸发段和冷凝段均为水平布置，分别位于制冷系统蒸发器的两侧，蒸发段和冷凝段用铜管连接。笔者主要是研究Ｕ形热管换热器可实现的换热温差、换热效率及对机组的除湿量的影响。 １ 机组系统介绍 为检测Ｕ形热管换热器的效率及其如何影响机组除湿量，同时节约样机的制造成本，本试验机组中省去了制冷系统，采用Ｕ形热管换热器加表冷器的结构。回风经空气过滤器过滤后，首先通过热管换热器的蒸发段，进行冷却降温处理，然后进入表冷器进行降温除湿，最后经过热管换热器的冷凝段调温处理后，通过离心风机将风引出。机组外形图参见图１。 机组核心部件———Ｕ形热管换热器（见图２），其迎风面尺寸为０．５ ｍ×０．７５ ｍ，换热器内工质为Ｒ２２，采用铜管串铝片的形式，铜管外径１５．８ ｍｍ，２排１３列，片距２．５ ｍｍ，设计换热量为４ ｋＷ。此换热器属于无吸液芯形式的重力式热管换热器，绝热段采用倾斜的小管径铜管连接，构成热管循环回路。 机组表冷器采用９．５２ ｍｍ×０．３５ ｍｍ的铜管套铝翅片的形式，６排２０列，表冷器冷冻水额定流量为４．６ ｍ３／ｈ；进／出口水温度为７／１２℃，表冷器设计换热量为２６．５ ｋＷ。机组风量为３ ０００ ｍ３／ｈ。被测试机组所需的冷冻水和进风温湿度通过实验室的空调设备调试到规定的要求，机组内未安装离心风机，机组风量的测定和调整通过实验室的组合式空调箱中的风机来实现。机组的整个测试工作在符合国家标准的制冷空调检测实验室内进行。 ２ 试验原理 试验分２个阶段进行，有热管换热器和无热管换热器２种情况。 有热管换热器时，机组除湿过程为图３所示的１→２→３→４，其中，１→２为回风经过热管换热器蒸发段预冷过程，２→３为经过表冷器冷却除湿过程，３→４为除湿后气流经过热管冷凝段再热过程。 蒸发段换热温差Δｔｅ＝ｔ１－ｔ２ 冷凝段换热温差Δｔｃ＝ｔ４－ｔ３ 热管换热器的效率η＝（ｔ１－ｔ２）／（ｔ１－ｔ３） 机组除湿量Ｗ′＝ｄ１－ｄ３ 无热管换热器时，机组的除湿过程为１→５（见图３）。 机组除湿量Ｗ＝ｄ１－ｄ５ 机组除湿量的增加率＝（Ｗ′－Ｗ）／Ｗ ３ 试验数据分析 机组的试验条件：表冷器水侧采用定流量和定进水温度的方法，通过改变机组风量或者进风温度，测试图４中各点的温湿度，第一阶段测试结束后，把Ｕ形热管换热器从机组中取出，做第二阶段的测试，测试表冷器前后的进出温湿度。ｔ１和ｔ４用实验室的干湿球温度测量系统来测量，ｔ２和ｔ３通过安装在机组上的温湿度传感器测定，传感器为ＶＥＣＴＯＲ的ＳＤＡ－Ｈ１Ｔ１－２０－ＷＯ型号。表１和表２分别给出了试验测试结果。 通过改变迎面风速和进风温度，测试各点的相关参数，然后计算得出热管换热器的蒸发段（冷凝段）换热温差、换热效率和机组的除湿量。最后分析热管换热器对机组除湿量的影响。 图５～图１０是根据整理后的试验结果所绘制的各项性能曲线。由于试验中测试仪表的读数存在一定的误差，故试验数据存在一定的误差性，这是不可避免的。分析图５～图７，得出热管换热器可实现的换热温差在２～２．５℃范围内，当进风温湿度一定，迎面风速降低时，换热温差会偏大一些。这是因为随着迎面风速的降低，表冷器的冷却效率会升高，所以热管换热器可实现的换热温差会有所升高，热管换热器的效率也会随之升高。迎面风速的变化对机组的除湿量增加率没有太大影响。 由图８～图１０可得，当迎面风速一定时，随回风温度的降低，表冷器前后的焓差会减小，根据Ｑ＝Δｈ×Ｇ，表冷器的换热效果降低，因此，热管换热器的换热温差逐渐减小，热管换热器的效率也随之降低。在除湿机的标准回风工况下，热管换热器的效率在１５％～２０％之间。增加热管换热器之后，机组的除湿量可增加１５％左右。 ４ 结论 通过以上的试验测试，分析得出对于２排管的Ｕ形热管换热器，可实现的换热温差为２～２．５℃，机组在增加热管换热器之后，除湿量可提高１５％左右，如果想使除湿量有更大幅度的提高，须增加管排数（一般在空调系统中使用的热管换热器排数为２～４）以达到理想的设计效果。对于３～４排的Ｕ形热管换热器的性能有待于做进一步的研究。 参考文献 ［１］庄骏，张红．热管技术及其应用［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０００． ［２］杨开篇，刁彦华，赵耀华，等．热管式通风换热器热回收的实验研究［Ｊ］．化学工程，２００９，３７（７）：１７－２０． ［３］吴生，黄翔，武俊梅．热管式间接蒸发冷却空调机组的性能分析［Ｊ］．西安工程大学学报，２００９（２）：７９－８３． ［４］潘峰，宋传学．热管热回收装置在直流式空调系统中的应用［Ｊ］．暖通空调，２００７（１）：８０－８２． ［５］陈洁，曹家枞．空调排风能量回收用热管换热器的优化设计［Ｊ］．制冷与空调，２００７（３）：４４－４７． |
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